JP2000144410A - マグネトロンスパッタコ―ティング法と回転磁石陰極を備えた装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 適正なコーティング均一性を提供する、スパ
ッタコーティングした製品。 【解決手段】 スパッタコーティングを要する材料の量
に従って、その半径と共に厚さが変動するターゲット４
０が処理室１０においてホルダー４２に支持され、リボ
ン磁石が、ターゲット４０の中心軸の周りでターゲット
置きの背後で回転する磁石キャリヤに固定され、磁石６
０の一部はターゲット４０の縁部近傍にあり、ある一部
はターゲット４０の中心ではないが近傍にあり、磁石６
０の一方の極はターゲット４０の縁部に面し、一方の極
はターゲット４０の中心軸に面することにより磁界がタ
ーゲット４０の上方でプラズマが捕捉する磁気トンネル
内でターゲット４０の縁部を密閉し、帯片から中心にわ
たる磁石塊が中心近くでプラズマを支持してターゲット
４０の中心において若干のスパッタリングを発生させ、
帯片に隣接した他の磁石塊が、希望するスパッタリング
を達成されるように磁界を鋭くしやすくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスパッタコーティングに
関し、特に、スパッタリング陰極ターゲットに対して運
動可能の磁石を採用したマグネトロン強化スパッタコー
ティング法と装置とに関する。

【０００２】スパッタコーティングは、一般的な化学的
不活性ガスが充満している真空室であって、その中で前
記室の壁あるいは他の陽極に対して負の電位差を付与さ
れたスパッタリング材料からなるターゲットからの材料
で基層がコーティングされる真空室において実施される
方法である。ターゲットの面に隣接する電位の傾きによ
って電子がターゲットから放射されるようにし電子は接
地された室の壁によって通常一部形成される室の陽極へ
向かう途中不活性ガスと衝突し、そのあるものをイオン
化する。形成された正のイオンは次いでそれが衝突する
負のターゲットに誘引され、慣性をターゲットの材料に
転送し、ターゲットの表面から材料の粒子を排出する。
通常その表面をターゲットに向けて室に位置しているコ
ーティングすべき基板は排出された粒子のあるものを受
け取り、その粒子が基板の面に接着しコーティングす
る。

【０００３】マグネトロンスパッタリングにより、磁界
がターゲットの表面の上方に形成され、通常ターゲット
面に対して平行の磁界線を含み、多くの適用例において
は閉鎖磁性トンネルの形態である。磁界は放射された電
子が曲形のらせん状軌道を運動するようにし、該軌道が
磁界により密閉されたターゲットの面近傍の領域におい
て電子を捕捉することによりガス原子との電子の衝突速
度を増し、このためガスのイオン化とスパッタリング法
の効率とを向上させる。

【０００４】本明細書に参考のために明確に組み入れ、
現在米国特許第４，９５７，６０５号となっている、
「段付きウエファをスパッタコーティングする方法と装
置」（"Method and Apparatus for Sputter Coating St
epped Wafers"）という名称の１９８９年４月１７日出
願の本発明と共通に譲渡され、出願中の米国特願第０７
／３３９，３０８号においては、凹状環状のターゲット
に、一対の同心状プラズマリングを形成させる同心状環
状電磁石を設けているスパッタコーティング装置と方法
とが開示されている。プラズマリングは、ターゲットの
電力レベルが磁気コイルに対する電流の切換えと同期的
に切り換えられる間電流を交互に供給して磁気コイルを
付勢することにより交互に付勢される。このためターゲ
ットの面の内側および外側の同心状領域のスパッタリン
グ速度を異なるようにし、各領域からのスパッタリング
によりコーティングされつつある基板即ちウエファに溶
着されたスパッタリングした材料の分布特性を種々のも
のとする。２個のターゲットの領域の付勢に影響する相
対的なパラメータを変えることにより基板の表面のコー
ティングの均一性を調整する。このことは段付きの半導
体ウエファの種々の面しかたをしている面において特に
重要である。前述の特願は特にターゲットの形状並びに
ターゲットおよびプラズマの付勢に関する電気的パラメ
ータによって生じるコーティングに対する影響を述べて
いる。

【０００５】マグネトロンスパッタコーティング法にお
いては、スパッタリングターゲットからの材料のスパッ
タリングは磁界により捕捉されたプラズマが最も濃いタ
ーゲットの領域に最も急速に起る。このためターゲット
の表面からのスパッタリング材料が比例的に消費即ち侵
食される。スパッタリングターゲットの面の他の部分か
らのスパッタリング材料の侵食は一般的に、ターゲット
の表面のその部分にわたるプラズマの強度および／また
は持続時間に比例して変動する速度で発生する。

【０００６】従来技術においては、ある適用例において
ターゲットを動かすか、あるいは磁界を動かすかのいず
れかによりスパッタリングターゲットの表面に対して磁
界を動かすことが提案されている。相互に対してターゲ
ットあるいは磁界を相対的に動かせることの目的はター
ゲットの表面にわたってスパッタリングターゲットの材
料をさらに均一に侵食即ち消費させることである。その
ような装置は色々な理由から不満足なものであった。

【０００７】ターゲットを磁界に対して動かしながらス
パッタリングターゲットからスパッタリングすることに
よりターゲットの材料を均一に消耗するために望ましい
侵食パターンが達成されるが、そのようなパターンはコ
ーティングされつつある基板の表面にスパッタコーティ
ング材料の適正な、即ち望ましい分布を提供しない。さ
らに、従来技術の装置は望ましい非均一侵食パターンを
提供するためのプラズマの分布あるいは運動しているプ
ラズマの持続の制御が十分でなかった。

【０００８】さらに、従来技術の回転磁石装置はターゲ
ットの面全体のスパッタリングを効率的に提供しなかっ
た。ターゲットのいずれか所定の領域から少なくともあ
る程度のスパッタリングが欠除するとスパッタリングの
起っていない領域へターゲットの他の領域からスパッタ
リングしている材料を再溶着させる可能性があることが
判明している。このためスパッタリングの望ましくない
堆積を発生させる。

【０００９】従って、スパッタリングターゲットに対し
て運動可能であり、ターゲットの面全体のスパッタリン
グの分布を精密に調整することの可能な磁石を採用して
いる、基板をスパッタコーティングする方法と装置とを
提供する必要がある。

【００１０】磁石構造体とターゲットとが相互に対して
相対的に回転する場合、従来技術は、例えばターゲット
の中央部や縁部分のようなターゲットのある領域からの
十分なスパッタリングを提供することができず、さら
に、基板上に適正なコーティング均一性を提供する望ま
しい侵食パターンを発生させるに効果的な要領でターゲ
ットの表面にわたってスパッタリングを効果的に分布す
ることができなかった。

【００１１】本発明の目的は、スパッタリングターゲッ
トの表面上でプラズマを捕捉した閉鎖磁界あるいはトン
ネルを発生させるべくスパッタリング面に対向してスパ
ッタリングターゲットの背後に位置した磁石がターゲッ
トの表面にわたって望ましい平均的なスパッタリング分
布を提供するような形状とされ、かつ回転しているスパ
ッタリングコーティング法と装置とを提供することであ
る。

【００１２】本発明のさらに特定の目的はターゲットに
非スパッタ領域が無いようにして、ターゲット上にスパ
ッタされた材料の再溶着による堆積を排除する回転磁石
マグネトロンスパッタリング装置を提供することであ
る。

【００１３】本発明の別の目的は磁石構造体がスパッタ
リングの間回転させられているときに基板上に望ましい
コーティング溶着を発生させうる形状である磁石構造体
を有する回転磁石によるターゲットスパッタリング装置
と方法とを提供することである。

【００１４】本発明のさらに別の目的は回転磁石構造体
がスパッタリング陰極組立体のための冷却流体を循環さ
せやすくするスパッタコーティング装置における回転磁
石構造体を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の原理によれば、
ターゲットの面上で閉鎖磁界を発生させるべく磁石をス
パッタリングターゲットの背後に位置させて、スパッタ
リングターゲットを陰極組立体に含めているスパッタコ
ーティング装置が提供される。磁石はスパッタリングタ
ーゲットの表面上で磁界を回転させるべく回転可能に取
り付けられている。磁石は希望する要領で中心からの半
径と共に変わる速度でターゲットの中心からターゲット
の外縁部までスパッタリングを提供するようターゲット
に対して相対的に形成されている。

【００１６】本発明の好適な図示実施例においては、磁
石は弾性の磁気帯片から形成された磁性材料の閉鎖ルー
プを含む永久磁石であることが好ましい。前記帯片は閉
鎖ループが位置している平面において好ましくは全体的
に、該帯片にわたって横方向にその極が離隔されてい
る。磁石含浸プラスチックの弾性積層帯片から形成され
ている磁石は、あるものはターゲットの外縁部の近傍に
あり且つ帯片がターゲットの中心近くを通るが、中心を
通らない少なくとも一点を有する複数の外方に凸形の曲
線を含む複数の曲線を有する形状でスパッタリングター
ゲットの背後の回転プレート上に配置されている。磁石
はターゲットの表面上で望ましい侵食パターンを提供す
べく所定時間中心からの種々の半径においてスパッタリ
ングターゲットの諸々の部分上に磁界により捕捉された
プラズマが介在するような形状とされている。

【００１７】本発明の好適実施例によれば、磁石は、一
方の極が回転プレートの外縁部に対面し、他方の極が回
転軸心と対面することにより、特に外縁部において磁界
が磁石から発生し、ターゲットの外縁部を越えて延びる
拡大磁石構造体を提供する必要なくターゲットの縁部か
らのスパッタリングを促進するようターゲットの外縁部
を囲むように成極されている。

【００１８】さらに、本発明の好適実施例によれば、あ
る望ましい磁界形状を提供すべく磁界の諸部分に選択的
に作用するよう磁性ループに沿った種々の点に種々磁性
材料からなる固定した磁石塊が位置している。特に、本
発明のある好適実施例によれば、磁石塊は一方の極がタ
ーゲットに向かって、他方の極がターゲットから離れる
方向に方向づけられることによって磁石塊により発生し
た磁界が磁性ループにより提供された磁界と協働して種
々の点において磁界を鋭くする。特に、磁石塊のあるも
のは、磁石が回転軸心に最も近接するループの点から回
転軸心に対向して設けられている。このように、さもな
ければターゲットの中心部分を横切って延びない磁界の
小さい部分が中心を横切って引き寄せられターゲットの
中心部分に対してある程度の侵食を、そしてそこからス
パッタリングを提供する。さらに、本発明のある実施例
によれば、磁石塊はターゲットの縁部に近いループの最
外方部分において提供されこれらの領域において磁界を
より精確に形成する。

【００１９】本発明の別の目的によれば、ターゲット自
身はターゲットの材料を最大限利用すべく磁石形状によ
り発生するスパッタリングパターンと協力するように形
成されている。この点に関して、ターゲットは厚さが非
均一で、例えば図示実施例においては外縁近傍の外方領
域において特により厚くされている。代替実施例におい
ては、特に磁界強度を変える即ち調整することに関して
ある程度利点がある場合は、磁石、特に閉鎖ループ磁石
のいずれかを電磁石とすることができる。

【００２０】本発明のさらに別の目的によれば、ターゲ
ットは、そのターゲット置きと緊密な伝熱接触状態で接
着あるいは他の方法で固定される。回転磁石を密閉して
いるターゲット置きの背後に閉鎖された空洞が提供され
る。水あるいはその他の冷却流体の乱流層が冷却水をタ
ーゲット置きの背後の空洞中へ噴射することにより保持
される。流体は回転磁石とターゲット置きの後面との間
の狭い空間を貫流すべく磁石の回転軸心近傍でターゲッ
ト組立体の中心近くの空間へ噴射される。この空間にお
いて、冷却流体は、磁石構造体の回転により、特に磁石
自体の隆起面によりターゲット置きの後面に沿って外方
に圧送されターゲット置きの表面に隣接して冷却水の乱
流層を提供し、水の流れと、その冷却効果を向上させ
る。本発明のこれら、およびその他の目的や利点は図面
を参照した以下の詳細説明から直ちに明らかとなる。

【００２１】

【実施例】本発明が係わる形式のマグネトロンスパッタ
リング装置は、参考のために本特願に全体的に明確に組
み入れている以下の本特願と共通に譲渡された米国特許
と出願中の特願とに記載されている。 「ウエファ状材料を扱い、かつ処理する方法と装
置」（"Method and Apparatus for Handling and Proce
ssing Wafer-Like Materials"）という名称の米国特許
第４，９０９，６９５号および同第４，９１５，５６４
号。 「段付きウエファをスパッタコーティングする方法と装
置」（"Method and Apparatus for Sputter Coating S
tepped Wafers"）という名称の現在は米国特許第４，９
５７，６０５号である、１９８９年４月１７日出願され
た米国特願第０７／３３９，３０８号。

【００２２】図１は本発明の原理によるスパッタコーテ
ィング装置のスパッタコーティング処理室１０を断面で
示す。前記室は米国特許第４，９０９，６９５号に開示
のスパッタ処理装置の一部である。処理室１０は主室１
１の遮断された部分から形成された真空処理室である。
主室１１はプレナム壁１４により機械環境１２から遮断
されている。処理室１０はプレナム壁１４における開口
１５（密封状態で示す）を介して主室１１と連通するこ
とができる。

【００２３】米国特許第４，９０９，６９５号に詳細に
記載されているように、開口１５を密封することによ
り、処理室の後面部分１６を、該後面部分１６とプレナ
ム壁１４の間を密封関係（図示のように）に緊締するよ
うディスク状の回転式ウエア搬送部材１７の一部に対し
て選択的に運動させることにより処理室１０を主処理室
１１から遮断することにより処理室１０内の後面空間１
９を密閉し、処理室１０を主室１１から遮断する。

【００２４】搬送部材１７の前面側において、後面部１
６とは反対側において処理室１０は、開口１５を囲むプ
レナム壁１４に対して真空密封関係に取り付けられた陰
極組立体モジュール２０により機械環境１２から遮断さ
れている。前記モジュール２０即ち処理室の前面部分は
後面部分１６と搬送部材１７と協働し、主室１１および
機械の外部環境１２の双方とから遮断された密封遮断処
理室を形成する。

【００２５】処理室１０内には、処理室１０内で実行さ
れるスパッタコーティング法によりその上にコーティン
グが溶着される面２２を有する平坦なシリコンウエファ
即ちディスクの形態の基板即ち加工物２１が位置してい
る。ウエファ２１は、搬送部材１７により弾力的に担持
されたウエファホルダ２５において一組のクリップある
いはその他の保持装置２４により保持されている。搬送
部材１７はホルダ２５と加工物即ちウエファ２１を孔１
５との整合関係に持って来るよう回転可能であり、それ
により後面部分１６を横方向に運動させ搬送部材１７を
プレナム壁１４に対して動かすことによりホルダ２５上
のウエファ２１の周りで処理室１０が形成できる。搬送
部材部分１７は、図示してはいないが前述の特許第４，
９０９，６７５号と同第４，９１５，５６４号とに詳細
に記載されている回転可能の割出しプレートによって担
持された横方向運動可能のリングである。

【００２６】この好適実施例においては、ウエファ２１
は、これもプレナム壁１４の孔１５と同心状である主室
１０の中心軸線２７に対して垂直で、かつ同心状の平面
に支持されている。ディスク２９がホルダ２５上のウエ
ファ２１を囲んでおり、前記ディスクは、ウエファ２１
の表面２２に対して所定のものであったが、そこから外
れた余分のコーティングがホルダ２５に堆積するのを少
なくとも部分的に保護している。特にウエファ搬送部材
１７、ウエファホルダ２５および後面部分１６を含む、
処理室１０からの一部であるスパッタリング装置の詳細
については参考として前述した米国特許第４，９０９，
６９５号および同第４，９１５，５６４号に記載され、
かつ図示されている。

【００２７】陰極組立体モジュール２０は２個の組立
体、即ち着脱可能陰極組立体３０と固定組立体部分３１
とを含む。固定組立体部分３１は開口１５を囲んでいる
プレナム壁１４に対して密封関係でしっかりと取り付け
られた環状密閉体である。該組立体部分はプレナムのフ
レーム１４に接地されている、室１０の円筒形の金属側
壁３３と、開口１５を囲んでいるウエファホルダ用シー
ルド３４と、室のドアフレーム組立体３５とを含む。

【００２８】陰極組立体３０はヒンジ付きドア組立体３
７に取り付けられており、該ドア組立体３７は陰極組立
体３０を固定組立体３１に対して取外し可能であるが密
封可能に支持している。陰極組立体３０はスパッタリン
グターゲット４０を担持している。該ターゲットは連続
して滑らかな凹形のスパッタリング面４１と裏面３９と
を有する円形のターゲットである。陰極組立体３０はタ
ーゲット４０をその軸線を室１０の軸線２７と整合さ
せ、かつそのスパッタリング面４１をコーティングすべ
きウエファ２１の面に面するようにさせて支持してい
る。

【００２９】ターゲット４０は前記面３９に一致し、軸
線２７と同心状の前面４３を有するターゲット置き４２
において支持されている。ターゲット４０の裏面はター
ゲット置き４２の前面４３に対して緊密な熱接触関係で
はんだ付け、あるいはその他の方法で接着されている。
ターゲットの後面３９は冷却面であって、ターゲット４
０がホルダ４２に取り付けられるとホルダ４２の面４３
と一致し、緊密な冷却接触関係で位置する。冷却面４３
の反対側でターゲット置き４２の後ろには、一般的には
水であってスパッタリングの間にターゲット４０におい
て発生する熱を伝熱性のターゲットホルダ４２を冷却す
ることにより除去する冷却液を循環させる空間４４が設
けられている。冷却流体は後述する磁石組立体５０の入
口ポート４５から出口ポート４６まで空間４４を出入り
して循環する。空間４４はハウジング構造体４８により
ターゲット置き４２の後ろで密閉されている。前記ハウ
ジングにターゲット置き４２がしっかりと支持され、か
つボルト４９により固定されている。

【００３０】ターゲット４０の表面形状は、全てのター
ゲットが旋盤でスパッタリング材料の塊を回転させるこ
とにより形成しうるようなものであることが好ましい。
ターゲットホルダ４０は導電性で好ましくは硬質焼なら
しのOFHC銅あるいは合金１１０から作ることが好まし
い。磁石組立体５０はねじを切った端部５２を有するシ
ャフト５１を含み、前記ねじ端部５２によりシャフト５
１はターゲット置き４２の裏面の中央にあるねじ付き孔
５３にしっかりと取り付けられる。前記組立体５０はま
た回転可能の磁石担持組立体５５を含み、該組立体５５
は中央孔５７を有する非磁性ステンレス鋼あるいはその
他の材料製の円形ディスク５６を含み、前記中央孔にお
いてディスク５６はベアリング組立体５９を介してハウ
ジング４８を貫通しターゲット置き４２に回転可能に取
り付けられたスリーブ組立体５８にしっかりと取り付け
られ軸線２７においてシャフト５１の周りを回転する。
回転可能の磁石組立体はさらに、ディスク５６にしっか
りと取り付けられ該ディスクと共に回転する磁石構造体
を含む。磁石６０は、前面４３とは反対側で、かつター
ゲット位置に近接して軸線２７を囲み、かつターゲット
置き４２の下方即ち背後に位置し、ターゲット置き４２
の面４３に取り付けられたターゲット４０のスパッタリ
ング面４１の上方で閉鎖された磁界を発生させる。

【００３１】シャフト５１は貫通して延びる冷却流体用
入口ダクト６２を有し、該ダクトは入口ポート４５によ
りターゲット置き４２とハウジング４８との間で冷却室
４４の内部と連通する。ハウジング４８はその縁部の近
傍で冷却流体用出口ダクト６３を取り付けており、該出
口ダクトは冷却空間４４において流体出口ポート４６と
連通する。ハウジング４８の裏にはブラケット６４が取
り付けられ、該ブラケットに磁石回転駆動モータ６５が
取り付けられている。モータ６５はコグ付き駆動ベルト
６８を駆動するためにコグ付き駆動輪６７をその端部に
取り付けている出力軸６６を有する。ベルト６８が駆動
軸７０に取り付けられたコグ付き駆動輪６９の周りに延
在しており、駆動軸７０はハウジング４８に回転可能に
取り付けられ該ハウジングを貫通して延び、自由端７１
には駆動歯車７２が取り付けられている。駆動歯車７２
は空間４４内に位置し、該空間において回転可能の磁気
組立体５５のディスク５６に取り付けられた相手側歯車
７４と噛み合っている。従って、モータ６５は付勢され
ると磁石組立体５５を回転させ、ターゲット置き４２の
背後で磁石６０を回転させ、ターゲット４０のスパッタ
リング面４１の上方の磁界を回転させる。磁石構造体６
０の構造と磁石組立体５５上のその配置の詳細について
は図２から図４までを参照すれば良好に理解できる。

【００３２】図２を参照すれば、本発明の一好適実施例
による磁石構造体６０がディスク即ちプレート５６上に
支持された状態で示されている。磁石構造体６０は、プ
レート５６上に閉鎖された不規則ループ状に配設され、
例えば数が２４個の複数の積層した弾性プラスチック磁
性リボン８０から作られた弾性磁石含浸プラスチックの
帯片である。磁石８０の形状は、磁石が回転するにつれ
て、ターゲットのいずれか所定の半径におけるプラズマ
の強度と持続時間とがターゲット上で望ましいコーティ
ング分布を提供するに必要な所定の望ましい平均速度で
スパッタリングを発生させるように選択される。ターゲ
ット４０の厚さはターゲットの半径にわたってさらに変
えられスパッタリング分布の要求に比例して材料を提供
する。

【００３３】リボン磁石８０は５個のクランプブロック
８１−８５により、軸線２７を囲む特定の所定形状で適
所に保持されている。磁石８０のリボンは、形成された
磁石の一方の極がディスク５６の外縁部８７に向かっ
て、かつクランプブロック８１、８３、８４および８５
に向かって外方に面し、一方他方の極がクランプブロッ
ク８２に向かって内方に面するように成極されている。
図示した特定の実施例においては、各リボンの北極は内
方に、南極は外方に面している。

【００３４】クランプ９４によりブロック８２に保持さ
れている３個の永久磁石９０，９１，９２がクランプブ
ロック８２に取り付けられ、かつ中心軸２７の周りに位
置している。磁石９０，９１，９２の各々はその北極が
全体的にターゲット置きに向かって面し、その南極が全
体的にプレート５６に向かって面するように方向づけら
れている。図示した特定実施例においては、磁石９０の
北極は中心軸２７に向かって約４５度の角度で傾斜し、
一方磁石９１と９２とは中心軸２７に対して平行に方向
づけられている。

【００３５】図５において、図２に示す実施例の磁石６
０と形状の異なる磁石構造体６０ａの代替実施例が示さ
れている。磁石構造体６０ａのリボン磁石８０ａは適当
形状のクランプブロック８１ａ−８５ａを介してディス
ク５６に固定されている。この実施例においてもクラン
プ９９によりブロック８２ａに固定され、その北極をタ
ーゲットとターゲット置きに向かって面し、その南極を
プレート５６に向かって面し、それらの軸線を陰極組立
体の軸線２７に対して全体的に平行にした付加的な永久
磁石９５，９６，９７および９８が設けられている。

【００３６】磁石は、ターゲット４０からのスパッタリ
ングが希望する分布、即ち通常は基板２１上でのコーテ
ィング材の均一な分布を達成するように分布されるよう
にする。図示実施例のように、全体的に円形のターゲッ
ト４０と円形の基板２１を用い、ターゲット４０と基板
２１の中心を通る軸線２７の周りを回転する磁石組立体
を用いると、相対的な平均スパッタリング速度はターゲ
ットの中心からいずれの所定の半径においても一定であ
るが、軸線２７からの距離と共に変動しうる。この変動
はいずれか所定の半径におけるターゲット面のイオンの
衝撃の平均強度の関数であり、イオンの衝撃の方はその
所定の半径におけるターゲット領域にわたる平均プラズ
マ濃度の関数である。この変動は一般的に磁界によって
密閉されるいずれか所定の半径における円の部分に比例
する。そのような円の周りのプラズマ濃度を積分するこ
とによりターゲット中心からの所定の半径におけるター
ゲット面４１から概ね相対的なスパッタリングを生ぜし
める。

【００３７】ターゲットの全ての部分を侵食させるに
は、ターゲットの各領域にわたって磁石の回転のある部
分に対してプラズマが介在する必要がある。このことは
ターゲットからの材料のスパッタリングが必要でない領
域に対してさえも望ましい。その理由としてはいずれか
の点においてターゲットの表面のイオン衝撃が全面的に
欠除すると通常スパッタリング材料を再溶着させるから
である。このことはターゲットの縁部と中心とにおいて
最も頻繁に起る。ターゲットの縁部近傍で磁界を発生さ
せることの難しさはある状況においては大径の磁石、特
に回転磁石を含めるよう陰極組立体を拡張することが望
ましくないためである。回転磁石を用いると、磁石はタ
ーゲットの中心を通して回転しないので回転軸線に磁石
が介在することにより中心において過度のスパッタリン
グを生ぜしめる。

【００３８】図６に示すように、本発明の特徴の中の一
つの特性は一連の線図ＡからＤまでにおいて提供され
る。図６の線図Ａにおいては、ターゲット１０６上方で
磁界１０５を発生させるべく一対の磁石１０１および１
０２が鋼製キャリヤ１０４上の空隙１０３に対向して隔
置されている磁石配置が示されている。磁界１０５の線
はターゲットの面に対して概ね垂直で、磁石１０１およ
び１０２のすぐ上方でターゲット１０６の面１０７から
全体的に出ている。磁石構造体はターゲット１０６に対
して拡大されていなければ、ターゲット１０６の縁部１
１０に隣接した領域１０９が磁界１０５により捕捉され
たプラズマが遠すぎてイオンの衝撃を受け取りスパッタ
リングを発生させないことがよくある。その結果、図６
の線図Ｂにおいて侵食プロフイル１１１で示すようにタ
ーゲット１０６の領域１０９において再溶着しうる。

【００３９】図６の線図Ｃに示すように、本発明の特徴
の１つによれば、磁石８０はキャリヤプレート５６の上
において極がターゲットに対して平行に離隔されて方向
づけられることによって、磁界線１１２が磁石８０から
出て再び入るがその成分はターゲット４０の半径に沿っ
て傾斜がつき、最も重要なことはターゲットの中心から
離れる方向でターゲットの縁部１１５を囲んでいる。そ
の結果、プラズマの一部は、ターゲット４０の縁部近傍
の領域からのスパッタリングを発生させることにより再
溶着したスパッタされた材料が堆積されるのを阻止し、
かつ希望に応じて縁部からの材料を余分にスパッタする
に十分ターゲットの縁部に近接する。その結果、ターゲ
ットの侵食された形状が図６の線図Ｄにおいて１１６で
示すようになる。

【００４０】本発明の他の特徴によりターゲットの中心
において望ましいスパッタリング速度を提供することが
図７の線図に示されている。図７の線図Ａを参照すれ
ば、ターゲット４０の中心近傍の点における主磁石８０
からの磁界は図７の線図Ａに示されている。そこでは、
中央部での余分の侵食とターゲット４０の焼けを阻止す
るためにターゲット４０の中心軸２７から磁界部分１２
０が十分離隔されることが必要である。その結果、ター
ゲットの中心ではスパッタリングは殆んど起らず、従っ
て、スパッタされた材料がターゲットの中心において再
溶着して堆積する傾向がある。補助磁石９０，９１およ
び９２を軸線２７の周りで、それらの磁界が磁石８０の
磁界と組み合わされ、その結果磁界１１８を発生させる
ようにそれらの極を向けて設けることによりターゲット
中心での再溶着した材料がターゲットから再スパッタさ
れるようにし、さらに、図７の線図Ｄの侵食形状１２２
で示すように過度のスパッタリングがターゲットの中心
で発生することなくターゲット中心でのその他いずれか
の材料がスパッタされるようにするに十分なプラズマを
ターゲットの中心において誘引する。

【００４１】本発明の他の特徴により図５に示す磁石９
５−９８のような補助磁石は図５の主磁石８０ａと協働
してターゲットの侵食を再分布するよう磁界を鋭く再形
成する。図８の線図Ａに示すように、磁石８０ａの磁界
１３０は例えば磁気トンネルの内縁部のような一方の縁
部に沿って過度のスパッタリングを生ぜしめる。例えば
図８の線図Ｂに示すような補助磁石９５を設けることに
より、その結果の磁界１３１は希望する侵食およびスパ
ッタリング分布特性をより良好に達成するように再形成
される。

【００４２】磁石８０と８０ａとはターゲット置きの後
面とキャリヤ５６との間の空間４４中へ僅かの距離、即
ち約０．７９ミリ（１／３２インチ）突出し、磁石とタ
ーゲット置の裏面との間で約１．５９ミリ（１／１６イ
ンチ）、磁石保持ブロック８１−８４および８１ａ−８
４ａの間で約2.３８ミリ（３／３２インチ）の空隙を残
す寸法とされている。磁石８０，８０ａはそのじゃ絞岩
状形状のため、磁石組立体５０が回転するにつれて冷却
水を空間４４を通して乱流させる。このため、使用され
ている水あるいはその他の冷却液が図１において矢印１
４０で示すように遠心力による汲上げ作用によりターゲ
ット置き４２から熱をより効果的に除去し、空間４４の
中央部分から外方部分に向かって水の循環を促進する。
この特徴により、本装置は基板を水平にして方向づける
ことができる。但し垂直平面にある場合は上方向が図１
の矢印１４２の方向で冷却水出口６３は空間４４の頂部
即ち高い点に来ることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を実施した装置の一好適実施例に
よるターゲット組立体の断面図。

【図２】回転可能プレートと磁石組立体の面を示す、図
１の線２−２に全体的に沿って視た図。

【図３】図２の線３−３に沿って視た図。

【図４】図２の線４−４に沿って視た部分断面図。

【図５】代替回転磁石組立体構成を示す図２と同様の
図。

【図６】本発明のある特徴による主磁石に対する好適磁
極方向を示すＡからＤまでの一組の線図。

【図７】本発明のある特徴による好ましい補助磁石配置
を示すＡからＤまでの一組の線図。

【図８】本発明の他の特徴による好ましい補助磁石配置
を示すＡとＢの一組の線図である。

【符号の説明】

１０ 処理室 １１ 主室 １２ 機械環境 １４ プレナム壁 １５ 開口 １７ ウェア搬送部材 ２０ 陰極組立体モジュール ２１ 加工物 ２４ 保持装置 ２５ ウェファホルダ ２７ 主室の中心軸線 ２９ ディスク ３０ 陰極組立体 ３１ 固定組立体 ３４ シールド ３５ ドアフレーム組立体 ４０ ターゲット ４１ スパッタリング面 ４２ ホルダー ４５ 入口ポート ４６ 出口ポート ４８ ハウジング構造体 ５０ 磁石組立体 ５１ シャフト ５５ 磁石担持組立体 ５６ ディスク ５８ スリーブ組立体 ５９ ベアリング組立体 ６０ 磁石 ６４ ブラケット ６５ 磁石回転駆動モータ ８０ リボン磁石

フロントページの続き (72)発明者 ヒエロニミ，ロバート アメリカ合衆国10962 ニューヨーク州ロ ック ケイバーン，ステーション ロー ド，ボックス 144 (72)発明者 ワーグナー，イスラエル アメリカ合衆国10962 ニューヨーク州モ ンシィ，メドウブルック レーン ７

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密封室内でスパッタコーティングした製
   品を作る方法において、 コーティングする製品を真空処理室に支持する段階と、 ターゲットのスパッタリング面を該製品に対してほぼ対
   面させて密封室内で軸線上にターゲットを支持する段階
   と、 スパッタリング面とは反対側でターゲットの背後に磁性
   材料の閉鎖ループを形成している磁石を設け且つターゲ
   ットのスパッタリング表面にわたって閉鎖したプラズマ
   捕捉磁気トンネルを生じさせる段階と、 ターゲットを付勢して、該密封室内で且つ該磁気トンネ
   ル内のターゲットの表面にガスのプラズマを発生させる
   段階と、 該軸線のまわりで該磁石を回転させて該磁気トンネルと
   プラズマを回転させることにより物品にターゲットから
   の材料をスパッタする段階とを有する、密封室内でスパ
   ッタコーティング物品を製造する方法に於いて、 該ターゲットのスパッタリング表面を横切る所定の分布
   に従ってスパッタリング材料を設けるため該ターゲット
   は、該軸線からの距離と共に変動する厚さを有し、 更に該方法は、該軸線からの種々の半径におけるプラズ
   マの強さあるいは持続時間に作用するように磁石を形成
   しあるいは磁界を再形成し、該軸線のまわりに磁石が回
   転したときにスパッタリング表面を横切る所定の分布に
   従って且つ種々の半径でほぼ所定の分布に従ってスパッ
   タリング材料を使用する段階を有することを特徴とする
   該方法。
2. 【請求項２】 空間を画定し且つその中に冷却流体を含
   む壁によって磁石を取り囲むことによりターゲットを冷
   却する段階と、 壁部分とターゲットとを熱が移動する関係に保持する段
   階と、 磁石と共に回転し、冷却液と接触する不規則表面構造体
   を設ける段階とを有し、 該不規則表面構造体は、ターゲットと反対側で壁から隔
   置され、それらの間にギャップを形成し、 更に、該磁石と表面構造体を回動させ且つそれにより生
   じる力で冷却流体を該壁に沿って該ギャップを通って流
   動させる段階とを有する、請求の範囲１または２の方
   法。